蒸汽压缩式制冷的原理.doc

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1、第二节蒸汽压缩式制冷的原理自然界中的物质是以三种不同的聚集态存在的，即：固态、液态和气态。一、蒸气压缩式制冷的热力学原理物质集态的改变称之为相变。相变过程中，由于物质分子的重新排列和分子热运动速度的改变，会吸收或放出热量。这种热量称作潜热物质发生从质密态到质稀态的相变是将吸收潜；反之,当它发生有质稀态向质密态的相变时则放出潜热。液体气化形成蒸汽，利用该过程的吸热效应制冷的方法称液体蒸发制冷。当液体处在密闭的容器内时，若容器内除了液体和液体本身的蒸汽外不含任何其它气体，那么液体和蒸气在某一压力下将达到平衡。这

2、种状态称饱和状态。如果将一部分饱和蒸汽从容器中抽出，液体就必然要再气化出一部分蒸汽来维持平衡。我们以该液体为制冷剂，制冷剂液体气化时要吸收气化潜热，该热量来自被冷却对象，只要液体的蒸发温度比环境温度低，便可使被冷却对象变冷或者使它维持在环境温度下的某一低温。为了使上述过程得以连续进行，必须不断地从容器中抽走制冷剂蒸汽，再不断地将其液体补充进去。通过一定的方法将蒸汽抽出，再令其凝结为液体后返回到容器中，就能满足这一要求。为使制冷剂蒸气的冷凝过程可以在常温下实现，需要将制冷剂蒸气的压力提高到常温下的饱和压力，这

3、样，制冷剂将在低温低压下蒸发，产生制冷效应；又在常温和高压下凝结向环境温度的介质排放热量。凝结后的制冷剂液体由于压力较高，返回容器之前需要先降低压力。由此可见，液体蒸发制冷循环必须具备以下四个基本过程：制冷剂液体在低压下气化产生低压蒸汽，将低压蒸汽抽出并提高压力变成高压气。将高压气冷凝为高压液体，高压液体再降低压力回到初始的低压状态。其中将低压蒸汽提高压力需要能量补偿。利用沸点很低的制冷剂相态变化过程所发生的吸放热现象，借助于压缩机的抽吸压缩、冷凝器的放热冷凝、节流阀的节流降压、蒸发器的吸热汽化的不停循环过

4、程，达到使被冷对象温度下降目的的制冷方法。二、蒸气压缩式制冷的系统组成单级蒸气压缩式制冷系统由压缩机，冷凝器，膨胀阀和蒸发器组成。其工作过程如下：制冷剂在压力温度下沸腾，低于被冷却物体或流体的温度。压缩机不断地抽吸蒸发器中产生的蒸气，并将它压缩到冷凝压力，然后送往冷凝器，在压力下等压冷却和冷凝成液体，制冷剂冷却和冷凝时放出的热量传给冷却介质(通常是水或空气)，与冷凝压力相对应的冷凝温度一定要高于冷却介质的温度，冷凝后的液体通过膨胀阀或其他节流元件进入蒸发器。单级蒸气压缩式制冷系统如下图1－2所示。图1-2单

5、级蒸气压缩式制冷系统图1、组成部件的功用：（1）压缩机一一抽吸制冷剂，维持蒸发器低温；压缩制冷剂，促进制冷剂循环。（2）冷凝器——使高压高温气态制冷剂放热冷凝成液态。（3）节流阀——节流降压制冷剂，制造蒸发器低温。（4）蒸发器——使低压低温液态制冷剂吸热汽化成气态。2、单级蒸气压缩式制冷系统的工作过程：其工作过程如下：制冷剂在蒸发压力下沸腾，蒸发温度低于被冷却物体或流体的温度。压缩机不断地抽吸蒸发器中产生的蒸气，并将它压缩到冷凝压力，然后送往冷凝器，在冷凝压力下等压冷却和冷凝成液体，制冷剂冷却和冷凝时放出的

6、热量传给冷却介质（通常是水或空气）与冷凝压力相对应的冷凝温度一定要高于冷却介质的温度，冷凝后的液体通过膨胀阀或其它节流元件进入蒸发器。当制冷剂通过膨胀阀时，压力从冷凝压力降到蒸发压力，部分液体气化，剩余液体的温度降至蒸发温度，于是离开膨胀阀的制冷剂变成温度为蒸发温度的两相混合物。混合物中的液体在蒸发器中蒸发，从被冷却物体中吸取它所需要的气化潜热。混合物中的蒸气通常称为闪发蒸气，在它被压缩机重新吸入之前几乎不再起吸热作用。3、工况参数对制冷工作的影响1）当其他条件不变时，冷凝温度tk变化的影响：2）当其他条件

7、不变时，蒸发温度t0变化的影响：3）其他条件不变，供液过冷度和吸气过热度的影响；各种实际因素对循环的影响1）液体过冷：概念：过冷过冷度：过冷循环：，过冷循环与饱和循环对比：实现过冷的方法：（1）利用冷凝器（2）利用增加过冷器（3）利用回热过冷状态点比焊的确定：or：1）吸气过热：过热循环的P-h图过热度：有用过热：无用（有害）过热：有用过热是否使，COP增加取决于制冷剂性质，增加幅度与过热度大小有关。2）回热（循环）：系统组成及工作过程。回热器，气－液热交换器回热循环的性能指标：①回热器热平衡②与理论循环对

8、比，其等价于用有用过热循环与理论循环对比，前者的结论适用。蒸发温度低的制冷机适合采用回热。工况对压缩制冷的影响温度条件变化制冷量轴功率制冷系数冷在温度tk↑↓（因为q0↓、λ↓）↑（因为w0↑>G↓）↓（因为w0↑、q0↓）蒸发温度t0↓↓(因为v1↑使G↓)当Pk／P0＞3左右时↓（因为G↓>w0↑）↓（因为w0↑、q0不变）供液过冷度（tk-t3）↑↑（因为q0↑）不变↑（因为q0↑;w0不变）吸气过热度（t